পরিষ্কার পরিবহণের জন্য হাইড্রোজেন জ্বালানী কোষের প্রবণতা এবং সম্ভাবনা

এই নিবন্ধটি হাইড্রোজেন জ্বালানী কোষ, প্রবণতা এবং তাদের প্রয়োগের সম্ভাবনার উপর ফোকাস করবে। হাইড্রোজেন-ভিত্তিক জ্বালানী কোষগুলি আজ স্বয়ংচালিত শিল্পে ক্রমবর্ধমান মনোযোগ আকর্ষণ করছে, কারণ 20 শতক যদি অভ্যন্তরীণ জ্বলন ইঞ্জিনের শতাব্দী হয়, তবে 21 শতক স্বয়ংচালিত শিল্পে হাইড্রোজেন শক্তির শতাব্দীতে পরিণত হতে পারে। ইতিমধ্যেই আজ, হাইড্রোজেন কোষের জন্য ধন্যবাদ, মহাকাশযান কাজ করে এবং বিশ্বের কিছু দেশে, হাইড্রোজেন 10 বছরেরও বেশি সময় ধরে বিদ্যুৎ উৎপন্ন করার জন্য ব্যবহার করা হচ্ছে।

একটি হাইড্রোজেন ফুয়েল সেল হল একটি ব্যাটারির মতো একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ডিভাইস যা হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেনের মধ্যে রাসায়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে বিদ্যুৎ উৎপন্ন করে এবং রাসায়নিক বিক্রিয়ার পণ্য হল বিশুদ্ধ জল, উদাহরণস্বরূপ, প্রাকৃতিক গ্যাস পোড়ালে পরিবেশগতভাবে ক্ষতিকারক কার্বন ডাই অক্সাইড উৎপন্ন হয়।

উপরন্তু, হাইড্রোজেন কোষ উচ্চ দক্ষতার সাথে কাজ করতে পারে, যে কারণে তারা বিশেষভাবে প্রতিশ্রুতিশীল। দক্ষ, পরিবেশ বান্ধব গাড়ির ইঞ্জিন কল্পনা করুন।কিন্তু সমগ্র অবকাঠামো বর্তমানে পেট্রোলিয়াম পণ্যের জন্য নির্মিত এবং বিশেষায়িত, এবং স্বয়ংচালিত শিল্পে হাইড্রোজেন কোষের বৃহৎ আকারের প্রবর্তন এই এবং অন্যান্য বাধাগুলির সম্মুখীন হয়।

এদিকে, 1839 সাল থেকে এটি জানা গেছে যে হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন রাসায়নিকভাবে একত্রিত হতে পারে এবং এর ফলে একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ পাওয়া যায়, অর্থাৎ, পানির তড়িৎ বিশ্লেষণের প্রক্রিয়াটি বিপরীতমুখী - এটি একটি নিশ্চিত বৈজ্ঞানিক সত্য। ইতিমধ্যে 19 শতকে, জ্বালানী কোষগুলি অধ্যয়ন করা শুরু হয়েছিল, তবে তেল উত্পাদনের বিকাশ এবং অভ্যন্তরীণ জ্বলন ইঞ্জিন তৈরির ফলে হাইড্রোজেন শক্তির উত্সগুলি ছেড়ে যায় এবং সেগুলি উত্পাদনের জন্য বিদেশী, অলাভজনক এবং ব্যয়বহুল কিছু হয়ে ওঠে।

1950-এর দশকে, নাসাকে হাইড্রোজেন জ্বালানী কোষের আশ্রয় নিতে বাধ্য করা হয়েছিল, এবং তারপরে প্রয়োজনের বাইরে। তাদের মহাকাশযানের জন্য একটি কমপ্যাক্ট এবং দক্ষ পাওয়ার জেনারেটরের প্রয়োজন ছিল। ফলস্বরূপ, অ্যাপোলো এবং জেমিনি হাইড্রোজেন জ্বালানী কোষে মহাকাশে উড়েছিল, যা সেরা সমাধান হিসাবে পরিণত হয়েছিল।

আজ, জ্বালানী কোষ সম্পূর্ণরূপে পরীক্ষামূলক প্রযুক্তির বাইরে, এবং গত 20 বছরে তাদের ব্যাপক বাণিজ্যিকীকরণে উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি হয়েছে।

এটি নিরর্থক নয় যে হাইড্রোজেন জ্বালানী কোষগুলিতে উচ্চ আশা রাখা হয়। তাদের কাজের প্রক্রিয়ায়, পরিবেশ দূষণ ন্যূনতম, প্রযুক্তিগত সুবিধা এবং নিরাপত্তা সুস্পষ্ট, উপরন্তু, এই ধরনের জ্বালানী মৌলিকভাবে স্বায়ত্তশাসিত এবং ভারী এবং ব্যয়বহুল লিথিয়াম ব্যাটারি প্রতিস্থাপন করতে সক্ষম।

একটি হাইড্রোজেন কোষের জ্বালানী রাসায়নিক বিক্রিয়ায় সরাসরি শক্তিতে রূপান্তরিত হয় এবং এখানে প্রচলিত দহনের চেয়ে বেশি শক্তি পাওয়া যায়।এটি কম জ্বালানি খরচ করে এবং জীবাশ্ম জ্বালানি ব্যবহার করে একই ধরনের ডিভাইসের তুলনায় কার্যকারিতা তিনগুণ বেশি।

প্রতিক্রিয়ার সময় উত্পন্ন জল এবং তাপ ব্যবহারের পদ্ধতিটি তত বেশি, দক্ষতা তত বেশি হবে। ক্ষতিকারক পদার্থের নির্গমন ন্যূনতম, যেহেতু শুধুমাত্র জল, শক্তি এবং তাপ নির্গত হয়, এমনকি ঐতিহ্যগত জ্বালানী পোড়ানোর সবচেয়ে সফলভাবে সংগঠিত প্রক্রিয়ার সাথেও, নাইট্রোজেন অক্সাইড, সালফার, কার্বন এবং অন্যান্য অপ্রয়োজনীয় দহন পণ্য অনিবার্যভাবে গঠিত হয়।

এছাড়াও, প্রচলিত জ্বালানী শিল্পগুলি নিজেরাই পরিবেশের উপর ক্ষতিকর প্রভাব ফেলে এবং হাইড্রোজেন জ্বালানী কোষগুলি বাস্তুতন্ত্রের একটি বিপজ্জনক আক্রমণ এড়ায়, যেহেতু হাইড্রোজেন উত্পাদন সম্পূর্ণরূপে পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তির উত্স থেকে সম্ভব। এমনকি এই গ্যাসের ফুটোও ক্ষতিকারক নয়, কারণ এটি তাত্ক্ষণিকভাবে বাষ্প হয়ে যায়।

জ্বালানী কোষ তার অপারেশনের জন্য কোন জ্বালানী হাইড্রোজেন থেকে পাওয়া যায় তা বিবেচ্য নয়। kWh / l এ শক্তির ঘনত্ব একই হবে এবং জ্বালানী কোষ তৈরির প্রযুক্তির উন্নতির সাথে এই সূচকটি ক্রমাগত বৃদ্ধি পাচ্ছে।

হাইড্রোজেন নিজেই যে কোনও সুবিধাজনক স্থানীয় উত্স থেকে প্রাপ্ত করা যেতে পারে, তা প্রাকৃতিক গ্যাস, কয়লা, বায়োমাস বা ইলেক্ট্রোলাইসিস (বায়ু, সৌর শক্তি, ইত্যাদির মাধ্যমে) হোক না কেন আঞ্চলিক বিদ্যুৎ সরবরাহকারীদের উপর নির্ভরতা অদৃশ্য হয়ে যায়, সিস্টেমগুলি সাধারণত বৈদ্যুতিক নেটওয়ার্ক থেকে স্বাধীন।

কোষের অপারেটিং তাপমাত্রা বেশ কম এবং উপাদানের প্রকারের উপর নির্ভর করে 80 থেকে 1000 ° সে পর্যন্ত পরিবর্তিত হতে পারে, যখন একটি প্রচলিত আধুনিক অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিনের তাপমাত্রা 2300 ° সে পর্যন্ত পৌঁছায়।জ্বালানী কোষটি কমপ্যাক্ট, প্রজন্মের সময় ন্যূনতম শব্দ নির্গত করে, ক্ষতিকারক পদার্থের কোন নির্গমন নেই, তাই এটি যে সিস্টেমে কাজ করে তার যে কোনও সুবিধাজনক জায়গায় স্থাপন করা যেতে পারে।

নীতিগতভাবে, কেবল বিদ্যুৎ নয়, রাসায়নিক বিক্রিয়ার সময় যে তাপ নির্গত হয় তাও দরকারী উদ্দেশ্যে ব্যবহার করা যেতে পারে, উদাহরণস্বরূপ জল গরম করা, স্থান গরম করা বা শীতল করার জন্য - এই পদ্ধতির সাথে, একটি কোষে শক্তি উৎপন্ন করার দক্ষতার কাছে পৌঁছাবে। 90%।

কোষগুলি লোডের পরিবর্তনের জন্য সংবেদনশীল, তাই শক্তি খরচ বাড়ার সাথে সাথে আরও জ্বালানী সরবরাহ করতে হবে। এটি একটি পেট্রল ইঞ্জিন বা অভ্যন্তরীণ দহন জেনারেটর কীভাবে কাজ করে তার অনুরূপ। প্রযুক্তিগতভাবে, জ্বালানী সেলটি বেশ সহজভাবে প্রয়োগ করা হয়, যেহেতু কোনও চলমান অংশ নেই, নকশাটি সহজ এবং নির্ভরযোগ্য এবং ব্যর্থতার সম্ভাবনা মৌলিকভাবে অত্যন্ত ছোট।

প্রোটন এক্সচেঞ্জ ঝিল্লি সহ একটি হাইড্রোজেন-অক্সিজেন জ্বালানী কোষ (উদাহরণস্বরূপ "পলিমার ইলেক্ট্রোলাইট সহ") একটি পলিমার (ন্যাফিওন, পলিবেনজিমিডাজল, ইত্যাদি) থেকে প্রোটন পরিচালনাকারী একটি ঝিল্লি থাকে, যা দুটি ইলেক্ট্রোডকে আলাদা করে - একটি অ্যানোড এবং একটি ক্যাথোড। প্রতিটি ইলেক্ট্রোড সাধারণত একটি কার্বন প্লেট (ম্যাট্রিক্স) যার একটি সমর্থিত অনুঘটক-প্ল্যাটিনাম বা প্ল্যাটিনয়েড এবং অন্যান্য যৌগের সংকর ধাতু।

অ্যানোড অনুঘটকের উপর, আণবিক হাইড্রোজেন বিচ্ছিন্ন হয়ে যায় এবং ইলেকট্রন হারায়। হাইড্রোজেন ক্যাটেশনগুলি ঝিল্লি জুড়ে ক্যাথোডে স্থানান্তরিত হয়, তবে ইলেকট্রনগুলি বহিরাগত সার্কিটে দান করা হয় কারণ ঝিল্লিটি ইলেকট্রনগুলিকে অতিক্রম করতে দেয় না। ক্যাথোড অনুঘটকের উপর, অক্সিজেন অণু একটি ইলেক্ট্রন (যা বাহ্যিক যোগাযোগ দ্বারা সরবরাহ করা হয়) এবং একটি আগত প্রোটনের সাথে একত্রিত হয় এবং জল তৈরি করে, যা প্রতিক্রিয়ার একমাত্র পণ্য (বাষ্প এবং / অথবা তরল আকারে)।

হ্যাঁ, ইলেকট্রিক গাড়ি আজ লিথিয়াম ব্যাটারিতে চলে। যাইহোক, হাইড্রোজেন জ্বালানী কোষ তাদের প্রতিস্থাপন করতে পারে। একটি ব্যাটারির পরিবর্তে, শক্তির উৎস অনেক কম ওজন সমর্থন করবে। তদতিরিক্ত, ব্যাটারি কোষ যুক্ত হওয়ার কারণে ওজন বৃদ্ধির কারণে গাড়ির শক্তি মোটেও বাড়ানো যায় না, তবে সিলিন্ডারে থাকাকালীন সিস্টেমে জ্বালানী সরবরাহ সামঞ্জস্য করে। অতএব, গাড়ি নির্মাতাদের হাইড্রোজেন জ্বালানী কোষের জন্য উচ্চ প্রত্যাশা রয়েছে।

10 বছরেরও বেশি আগে, হাইড্রোজেন গাড়ি তৈরির কাজ বিশ্বের অনেক দেশে, বিশেষ করে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র এবং ইউরোপে শুরু হয়েছিল। গাড়িতে থাকা একটি বিশেষ ফিল্টারিং কম্প্রেসার ইউনিট ব্যবহার করে বায়ুমণ্ডলীয় বাতাস থেকে সরাসরি অক্সিজেন তোলা যায়। সংকুচিত হাইড্রোজেন একটি ভারী-শুল্ক সিলিন্ডারে প্রায় 400 atm চাপে সংরক্ষণ করা হয়। রিফুয়েলিং কয়েক মিনিট সময় নেয়।

2000-এর দশকের মাঝামাঝি থেকে ইউরোপে পরিবেশ বান্ধব শহুরে পরিবহনের ধারণাটি প্রয়োগ করা হয়েছে: আমস্টারডাম, হামবুর্গ, বার্সেলোনা এবং লন্ডনে এই ধরনের যাত্রীবাহী বাসগুলি দীর্ঘদিন ধরে পাওয়া গেছে। একটি মহানগরে, ক্ষতিকারক নির্গমনের অনুপস্থিতি এবং শব্দ হ্রাস অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। কোরাডিয়া আইলিন্ট, প্রথম হাইড্রোজেন চালিত রেলওয়ে যাত্রীবাহী ট্রেন, 2018 সালে জার্মানিতে চালু হয়েছিল৷ 2021 সালের মধ্যে, এরকম আরও 14টি ট্রেন চালু করার পরিকল্পনা করা হয়েছে৷

পরবর্তী 40 বছরে, গাড়ির জন্য প্রাথমিক শক্তির উৎস হিসাবে হাইড্রোজেনের স্থানান্তর বিশ্বের শক্তি এবং অর্থনীতিতে বিপ্লব ঘটাতে পারে। যদিও এটি এখন স্পষ্ট যে তেল এবং গ্যাস কমপক্ষে আরও 10 বছরের জন্য প্রধান জ্বালানির বাজার থাকবে।তবুও, কিছু দেশ ইতিমধ্যেই হাইড্রোজেন জ্বালানী কোষের সাথে যানবাহন তৈরিতে বিনিয়োগ করছে, যদিও অনেক প্রযুক্তিগত এবং অর্থনৈতিক বাধা অতিক্রম করতে হবে।

হাইড্রোজেন অবকাঠামো, নিরাপদ গ্যাস স্টেশন তৈরি করা প্রধান কাজ, কারণ হাইড্রোজেন একটি বিস্ফোরক গ্যাস। যেভাবেই হোক, হাইড্রোজেন দিয়ে, গাড়ির জ্বালানি এবং রক্ষণাবেক্ষণের খরচ উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করা যেতে পারে এবং নির্ভরযোগ্যতা বাড়ানো যেতে পারে।

ব্লুমবার্গের পূর্বাভাস অনুসারে, 2040 সালের মধ্যে গাড়িগুলি প্রতিদিন বর্তমান 13 মিলিয়ন ব্যারেলের পরিবর্তে 1,900 টেরাওয়াট ঘন্টা খরচ করবে, যা বিদ্যুতের চাহিদার 8% হবে, যেখানে বর্তমানে বিশ্বে উৎপাদিত তেলের 70% পরিবহন জ্বালানী উৎপাদনে যায়। . অবশ্যই, এই মুহুর্তে, হাইড্রোজেন জ্বালানী কোষের তুলনায় ব্যাটারি বৈদ্যুতিক গাড়ির বাজারের সম্ভাবনা অনেক বেশি স্পষ্ট এবং চিত্তাকর্ষক।

2017 সালে, বৈদ্যুতিক গাড়ির বাজার ছিল $17.4 বিলিয়ন, যেখানে হাইড্রোজেন গাড়ির বাজারের মূল্য ছিল মাত্র $2 বিলিয়ন। এই পার্থক্য সত্ত্বেও, বিনিয়োগকারীরা হাইড্রোজেন শক্তির প্রতি আগ্রহী এবং নতুন উন্নয়নের জন্য অর্থায়ন অব্যাহত রেখেছে।

এইভাবে, 2017 সালে, হাইড্রোজেন কাউন্সিল তৈরি করা হয়েছিল, যার মধ্যে অডি, বিএমডব্লিউ, হোন্ডা, টয়োটা, ডেমলার, জিএম, হুন্ডাই এর মতো 39টি বড় গাড়ি প্রস্তুতকারক রয়েছে। এর উদ্দেশ্য নতুন হাইড্রোজেন প্রযুক্তি এবং তাদের পরবর্তী ব্যাপক বিতরণ গবেষণা এবং বিকাশ করা।